基于一次二阶矩法渡槽系统模糊可靠度分析

为了更合理地评价钢筋混凝土渡槽结构在正常使用极限状态下的安全可靠性,针对在役钢筋混凝土渡槽结构,考虑影响其结构稳定性因素的随机性及模糊性,基于一次二阶矩法建立了渡槽结构底板与侧墙抗裂随机模糊可靠度模型,编制了相应的程序,并利用PNET法针对某工程实例进行了系统模糊可靠度分析。结果表明:在相同条件下,中心点法和验算点法可靠性指标计算结果与建立的模糊可靠度方法基本一致,验证了模糊可靠度方法的正确性;在不同条件下,渡槽系统可靠性指标随着考虑相关变量因素的增多而减小,这与实际情况相符,即考虑变量的随机性与模糊性更接近于结构真实情况,所得解更为合理;传统可靠度计算方法所得抗裂能力可靠性指标结果偏大,高估了渡槽结构整体的可靠性,采用传统方法得到的极限状态设计值偏于不安全,实际工程中应考虑影响因素的随机模糊性。     

梁式渡槽结构的抗裂可靠度分析

基于结构可靠度设计理论和方法,对梁式渡槽纵向抗裂能力及抗裂可靠度进行计算分析,得出了梁式渡槽抗裂可靠度的一般性算法,并结合实际工程加以验证。最后就混凝土强度的变异性及荷载的变异性对抗裂可靠度的影响进行了分析。     

在役钢筋混凝土渡槽时变模糊可靠度分析

为了更合理地评价渡槽结构在使用过程中安全性能随时间变化的情况,基于在役钢筋混凝土渡槽结构,考虑时间因素,并考虑混凝土碳化引起结构耐久性下降因素的随机性与模糊性,以渡槽结构混凝土碳化深度为基本控制参数,利用一次二阶矩法,建立了混凝土碳化深度随时间变化的时变模糊可靠度模型,运用MATLAB编制相应的程序,针对工程实例进行计算分析。计算结果表明:考虑时间因素,可以较好地反映渡槽结构随时间变化的动态可靠性指标,便于更加准确地掌握渡槽的检修时间;在以时间为因素的基础上,考虑变量的随机性与模糊性所得到的解比经典可靠度解偏小,这与实际工程相符,更加接近于工程真实情况,可为工程设计和后期维修提供更多的参考信息。     

在役钢筋混凝土渡槽多失效模式时变可靠度分析

传统渡槽可靠度分析大多只考虑失效模式的单一性,为此,基于混凝土碳化模型与钢筋锈蚀模型提出了在役钢筋混凝土渡槽多失效模式的时变可靠度计算方法。利用Monte-Carlo法建立了单一失效模式的时变可靠度与失效概率计算方法,在单一失效模式的基础上采用PNET算法给出了多失效模式时变可靠度模型,运用Matlab软件编写了程序,对某在役钢筋混凝土渡槽结构在单一失效模式与多失效模式下的时变可靠度与失效概率进行了计算分析,结果表明:考虑多失效模式的渡槽可靠度小于单一失效模式的可靠度,计算结果更加合理;考虑渡槽多失效模式的时变性,能更好地掌握结构可靠度随时间的变化情况,给渡槽结构的耐久性做出合理的评价;采用多失效模式时变可靠度对渡槽的可靠度进行计算,与单一失效模式计算结果相比更符合渡槽实际。     

水口船闸二闸室结构可靠度分析

针对水口船闸闸室结构加固问题，将钢筋混凝土非线性随机有限元应用于工程实际，就钢筋混凝土结构裂缝宽度的计算提出了合理而又便捷的算法。经过对水口船闸二闸室设计结构承载力极限状态下点的可靠度分布分析，找出了薄弱部位，并在此基础上进行正常使用极限状态限制裂缝宽度条件下的体系可靠度计算，结果表明正常使用极限状态的可靠度对原结构的安全性起控制作用，为闸室结构加固提供了可靠的依据。     

桩基梁式多侧墙渡槽抗震可靠度研究

将桩基粱式多侧墙预应力渡槽分解为槽身部件、槽身、槽身＋槽墩等力学研究对象,对每一研究对象分别采用拟静力法、底部剪力法、振型分解反应谱法及H0usner方法,建立地震作用模式及地震可靠度计算模型,以不同模式下结构可靠指标口的均值来评价结构的抗震可靠性．计算了南水北调中线渡槽工程实例。结果表明：在水平地震影响下,槽身在槽墩上沿纵、横向的抗滑稳定是渡槽工程抗震安全最薄弱的两个方面,且横向比纵向更为不利;在中震影响下,渡槽的抗震可靠度满足规范要求,但抵御大震能力显著不足。     

混凝土重力坝的结构可靠度分析

应用可靠度理论对混凝土重力坝进行结构稳定分析,方法采用一次二阶矩法。通过计算机编程,计算出了某重力坝基面抗滑和抗压两个极限状态的可靠度及相应的失效概率。结果与蒙特卡罗法计算结果对比分析相差在1%以内。说明一次二阶矩法可以作为混凝土重力坝可靠度的计算方法。     

基于可靠度理论的多槽式矩形渡槽优化设计研究

南水北调工程中的大型多槽式预应力矩形渡槽是一种大跨度、大宽度、大高度及大宽高比的新型输水结构,其横向变形不能忽略,在施工、运用过程中将受到比以往小型渡槽更多的不确定因素的影响。首先应用变形相容性原则,考虑了纵向与横向变形的交互影响,然后以结构可靠性指标为约束条件（其中包括性态约束：纵向侧墙的抗弯承载力、跨中挠度、正、斜截面抗裂、整体横向抗风稳定,和适用性约束：输水能力）,建立了结构优化数学模型,采用复合型法寻优求解。所得结果为其工程实践提供了理论指导和有价值的参考。     

结构可靠度分析的一种实用方法及其时变预测

一次二阶矩方法是传统的可靠度方法，其精度受到验算点处极限状态方程非线形程度影响，将功能函数泰勒展开至二次项，形成二次二阶矩方法可提高可靠度精度，考虑验算点法在计算时要求进行不断迭代，为此在满足设计精度要求的前提下，提出不需迭代的一次性设计点直接进行可靠度计算，从而大大减少计算工作量，对结构在整个使用期内可靠度风险性随机预测，基于灰色理论，建立GM优化模型，求出结构时变可靠度。     

预应力混凝土连续箱梁渡槽横向结构设计

为解决预应力混凝土(PC)连续箱梁渡槽结构设计中，槽身横向受力分析不准确导致腹板、底板容易发生开裂的问题，结合南流江渡槽工程，基于框架分析法建立作用在若干个弹性支承上的PC连续箱梁渡槽横向框架力学模型，采用箱梁全截面纵向抗弯刚度计算横向框架的总支承刚度，再根据箱梁各构件的抗弯刚度进行分配，由矩阵位移法求解渡槽横向内力。研究了不同纵向位置和不均匀支承刚度对PC连续箱梁渡槽横向受力的影响，采用极限状态法建立了PC连续箱梁渡槽横向结构配筋设计方法，完成了渡槽横向结构设计。最后通过建立渡槽实体有限元模型进行对比分析，验证了弹性支承框架法对PC连续箱梁渡槽横向受力分析的适用性和准确性。     

基于均匀设计-响应面-有限元法的软岩隧洞围岩与衬砌结构协同承载可靠性分析

软岩隧洞围岩力学特性和衬砌结构受力皆具有显著的随机性、未确知性等不确定性,基于确定性分析的结构安全设计方法往往难以全面合理地反映软岩隧洞工程的复杂性;传统的可靠度计算理论则对于由围岩和支护系统构成的地下结构真实的功能函数无法从理论上给出显式表达,从而制约了可靠度计算理论在隧洞工程中的应用。在以数理统计方法为核心的可靠度计算理论基础上,结合均匀设计方法、响应面法和有限元数值模拟方法,借助于《水工隧洞设计规范》(SL 279—2016)中衬砌结构的承载力极限状态函数,构建了围岩和衬砌结构协同承载的荷载效应响应面显式表达式,由此提出了一种软岩隧洞围岩和衬砌结构协同承载的可靠性评价方法。采用该方法分析了影响联合承载特性的单因素随机变量,辨识了影响围岩和衬砌结构协同承载可靠性的主要因素,最后将该方法应用到具体工程中进行检验。通过与传统可靠度计算方法进行对比可知,该方法满足了精度,简化了流程,提高了效率,表明其具有很好的适应性和可行性。     

用可靠指标β衡量结构安全级别前提条件的探讨

经过比较中外同类结构设计规范的几组数据,认为中国的结构安全水准比美国低。经过算例分析,指出承载力极限状态和可靠指标β都具有相对性;只有在同一个活荷载水平下,不同的可靠指标才能区别出不同的结构安全级别;当中外规范之间选取活荷载水平不同时,凭相同的可靠指标不能认为二者之间结构安全级别相同。认为确定若干档次的活荷载水平是区分结构安全级别的前提,如防洪、抗震标准的百年一遇、千年一遇等规定就是结构安全级别的前提。建议借助在结构整体牢固性、耐久性方面的经验,在编制荷载规范时提高中国结构设计的荷载水平,建议用生活水平等级法标准、性价比法标准以及建筑物造价＋建筑物失效导致的损失期望之和最小的优化法标准相互参照,合理提高中国结构设计的荷载水平。     

标准值与均值、标准差合理配套对结构可靠度分析的作用

对某混凝土重力坝断面设计的安全系数法、承载力极限状态法（分项系数法）进行了比较及可靠度分析，对二者可靠指标大不相同的原因进行了比较分析。分析认为，标准值与均值、标准差合理配套是结构可靠度分析的关键。采用随机变量较多，且特征值小、变异性大的方案较安全。     

桩基梁式多侧墙渡槽抗震可靠度研究

将桩基梁式多侧墙预应力渡槽分解为槽身部件、槽身、槽身+槽墩等力学研究对象,对每一研究对象分别采用拟静力法、底部剪力法、振型分解反应谱法及Housner方法,建立地震作用模式及地震可靠度计算模型,以不同模式下结构可靠指标β的均值来评价结构的抗震可靠性,计算了南水北调中线渡槽工程实例.结果表明:在水平地震影响下,槽身在槽墩...     

等截面悬链线双曲拱有限元分析在打山渡槽设计中的应用

以打山渡槽加固工程为实例,采用有限元方法建模分析求解,计算不同工况下的内力和变形,进而判断各个薄弱截面承载力是否满足设计要求。计算结果表明,打山渡槽主体受力结构安全性满足相关规范要求,利用该方法为此类大型渡槽结构受力计算分析提供了借鉴。     

Tensile reliability analysis for gravity dam foundation surface based on FEM and response surface method

In this study,the limit state equation for tensile reliability analysis of the foundation surface of a gravity dam was established.The possible crack length was set as the action effect and allowable crack length was set as the resistance in the limit state.The nonlinear FEM was used to obtain the crack length of the foundation surface of the gravity dam,and the linear response surface method based on the orthogonal test design method was used to calculate the reliability,providing a reasonable and simple method for calculating the reliability of the serviceability limit state.The Longtan RCC gravity dam was chosen as an example.An orthogonal test,including eleven factors and two levels,was conducted,and the tensile reliability was calculated.The analysis shows that this method is reasonable.     

变箱变截面连续刚构渡槽技术要点

为确保变箱变截面连续刚构渡槽的安全及长久耐用,通过对设计标准、结构设计、施工方案的研究与实践形成了一套技术方法如下: 首先,结合渡槽的结构体系、施工方法、受力特性、功能特点,通过分析对比水利、公路行业技术标准的有关规定,确定了变箱变截面连续刚构渡槽结构新的设计标准; 然后,采用杆系有限元法对该结构进行了承载能力极限状态、正常使用极限状态的设计计算,确定了构造尺寸、预应力筋的安全性与合理性; 最后,在连续刚构桥挂篮的基础上,通过设置上下两箱内模系统与内模走行系统,解决了上下两箱槽身悬臂施工问题,形成了完善的挂篮悬臂浇筑槽身施工方法。针对贵州省草地坡连续刚构渡槽进行了充水试验,结果表明,结构的力学变形性能与设计计算相吻合,水荷载引起的最大竖向变形实测值 42. 6 mm,小于理论值 52. 0 mm,近跨中截面下缘水荷载引起的正应力实测值为 2. 59 MPa( 拉应力) ,小于理论值 3. 83 MPa。贵州省 4 座连续刚构渡槽于 2012 年 3 月开工建设,2015 年初主体工程完工,此后还累计开展了 180 余天的充水试验,并于2018 年 1 月正式通水,目前结构运行正常。此外,广西正应用该技术方法建设渡槽 1 座。